一种密集节点配置系统中的导频复用方法技术方案

本发明专利技术提出一种密集节点配置系统中的导频复用方法。由于正交导频数有限，当正交导频数K小于用户数N时，需要进行导频复用。以往的导频复用方案是全随机的复用，这适用于用户均匀随机分布的情况。然而，由于实际系统中用户分布的不均匀性，全随机导频复用可能造成距离很近的用户复用一个导频，导致严重的导频干扰，降低系统的容量。本发明专利技术提出的导频复用方法，把用户之间的相互位置关系抽象成干扰矩阵，并且把导频干扰量化，给予干扰较大的用户较大的权重，使他们优先使用正交导频，从而，在系统层面大大降低导频干扰，提高信道状态信息估计的准确性，增大信道容量。本发明专利技术具有导频分配复杂度低、可行性高、可扩展性强的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无线通信系统，尤其涉及一种使用密集分布式节点布设的多用户空分多址无线通信系统的导频复用方案。
技术介绍
在频谱资源日益紧缺以及无线数据业务量爆炸式增长的情况下，4G之后的无线通信系统需要进行新的变革。密集分布式MIMO技术在不增加功率和带宽资源下可以有效地提升频谱效率，目前该技术已成为下一代移动通信标准的关键技术。密集分布式MIMO的系统容量取决于信道估计的精度。利用信道的互易性，可以在上行链路通过用户向基站发送导频进行信道估计，得到下行传输需要的信道状态信息(CSI)。但是，在现实场景中，由于导频资源受限，使正交导频数不能满足密集用户的需求。当多个用户使用相同的导频，将造成导频污染。导频污染的存在，使基站得到的CSI不准确，从而容量受到限制。所以，迫切地需要寻找削弱甚至消除导频污染的方法，并降低系统实现的复杂性。为此，本专利技术给出一种密集分布式无线通信技术的导频复用方案。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合理分配与利用有限的导频资源、支撑密集分布式MIMO移动通信的技术方法。本专利技术提供一种密集节点配置系统中的导频复用方法，其特征在于：(1)根据接入的用户个数K以及用户的统计信道状态信息，构造用户之间的干扰矩阵G，其中Gi,j表示第i个用户(UE)对第j个UE之间的干扰，G的对角线元素设置为0。(2)系统预先设计一组正交导频，可用的正交导频数为N，导频序号表示<br>为1,2,…,N；(3)设导频分配向量为ξ＝[ξ1,...ξi,...ξK]，ξi＝n(n＝1...N)表示第i个UE使用的是第n个正交导频。如果使用第n个正交导频的UE数为Kn，则有Σn=1NKn=K.]]>(4)根据干扰矩阵对用户进行导频分配，导频分配通过如下迭代过程得到：步骤A，初始化导频分配向量，ξi＝1(i＝1,...,K)，所有用户都使用1号导频；设Imax为使用相同导频的UE间最大干扰，初始为ntemp为迭代中的临时正交导频序号，初始为ntemp＝1。设ξ'＝(ξ1',...ξi',...ξ'K)为记录当前迭代过程的导频分配向量，初始为ξ'＝ξ。步骤B，进行迭代，对用户依次进行导频分配。当对用户i(i＝1,2,…,K)分配导频时，遍历导频1到导频N，如果那么同时把当前导频n分配给用户i，继续执行遍历过程。步骤C，判断导频分配结果。如果ξ'与ξ相同，则结束导频分配过程，得到导频分配结果；否则，令ξ'＝ξ，继续步骤B。对于上述一种密集节点配置系统中的导频复用方法，一种干扰矩阵G的构造方法为：Gi,j=di,j-2i≠j0i=j]]>其中di,j表示第i个UE和第j个UE之间的距离。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果：1、在保证基站准确估计CSI的情况下，可以提前设计好正交的导频序列，且导频数可以是固定的，这大大提高了实际系统的统一性与可操作性，同时可以减少系统的导频开销，提高系统的信息速率；2、在正交导频数给定的情况下，能够简单有效地分配和利用现有的导频资源，减小用户间的导频污染，提高基站估计CSI的准确性；3、系统是自适应的，在小区内用户数变化，小区内用户位置变化，小区内用户聚集方式变化时，此专利技术提供的导频复用方法仍然能够稳定而合理地分配导频，将用户之间的导频污染最小化，保证系统正常地工作；4、此专利技术提供的导频复用方法复杂度低，但是可靠性和可行性好，系统总干扰小，总容量远大于随机导频分配方案；5、此专利技术提供的导频复用方法兼顾了公平性，保证每个用户所处的导频干扰都最小化，在用户数和导频数的比例较为合理时，不存在个别用户处在强干扰下不能通信的可能性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅表明本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1为本专利技术实施例提供的导频复用方案与随机分配导频方案的系统容量，随用户上行功率变化的仿真结果示意图；图2为本专利技术实施例提供的导频复用方案与随机分配导频方案的系统容量，随正交导频个数变化的仿真结果示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种导频复用方法的流程图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。假设小区内共有K个用户，可用的正交导频数为N。按导频将用户分组，每一组的用户复用同一个导频，共分为N(1,2,…,N)组。例如，第一组的用户用导频1，第i组的用导频i，第N组用导频N。每一组的用户个数用符号n1,n2,...nN(每组用户数不一定相同)表示。接收到的导频信号为：yP,i=Σj=1nigi,j+nP,i]]>[公式1]表示对接收到的第i组用户的导频信号(即所有用导频i的用户)求和，用户个数为ni。gi,j是MN×1的矩阵，代表第i组第j个用户到M个RAUs的信道矩阵gi,j=Λi,j12hi,j]]>其中，Λi,j表示相应的大尺度衰落，hi,j表示小尺度衰落，nP,i表示加性高斯噪声，方差为γP。[公式1]的MMSE信道估计可以表示为g^i,j=Λi,jQi12h^i]]>Qi=(Σj=1niΛi,j+γPIMN)-1]]>定义信道估计误差为，g~i,j=gi,j-g^i,j]]>定义如下矩阵：G＝[G1 … GN]，Gi=gi,1···gi,ni]]>表示理想信道矩阵。相应地，定义信道估计得到的矩阵以及信道估计误差矩阵如下，G^i=g^i,1···g^i,ni,G^i=g^i,1···g^i,ni]]>G^=G^1···G^N,G~=G~1···G~N]]>则理想信道矩阵可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密集节点配置系统中的导频复用方法，其特征在于：(1)根据接入的用户个数K以及用户的统计信道状态信息，构造用户之间的干扰矩阵G，其中Gi,j表示第i个用户(UE)对第j个UE之间的干扰，G的对角线元素设置为0；(2)系统预先设计一组正交导频，可用的正交导频数为N，导频序号表示为1,2,…,N；(3)设导频分配向量为ξ＝[ξ1,...ξi,...ξK]，ξi＝n(n＝1...N)表示第i个UE使用的是第n个正交导频。如果使用第n个正交导频的UE数为Kn，则有Σn=1NKn=K;]]>(4)根据干扰矩阵对用户进行导频分配，导频分配通过如下迭代过程得到：步骤A，初始化导频分配向量，ξi＝1(i＝1,...,K)，所有用户都使用1号导频；设Imax为使用相同导频的UE间最大干扰，初始为ntemp为迭代中的临时正交导频序号，初始为ntemp＝1。设ξ'＝(ξ1',...ξi',...ξ'K)为记录当前迭代过程的导频分配向量，初始为ξ'＝ξ；步骤B，进行迭代，对用户依次进行导频分配。当对用户i(i＝1,2,…,K)分配导频时，遍历导频1到导频N，如果那么同时把当前导频n分配给用户i，继续执行遍历过程；步骤C，判断导频分配结果。如果ξ'与ξ相同，则结束导频分配过程，得到导频分配结果；否则，令ξ'＝ξ，继续步骤B。...

【技术特征摘要】
1.一种密集节点配置系统中的导频复用方法，其特征在于：
(1)根据接入的用户个数K以及用户的统计信道状态信息，构造用户之间
的干扰矩阵G，其中Gi,j表示第i个用户(UE)对第j个UE之间的干扰，G的
对角线元素设置为0；
(2)系统预先设计一组正交导频，可用的正交导频数为N，导频序号表示
为1,2,…,N；
(3)设导频分配向量为ξ＝[ξ1,...ξi,...ξK]，ξi＝n(n＝1...N)表示第i个UE
使用的是第n个正交导频。如果使用第n个正交导频的UE数为Kn，则有
Σn=1NKn=K;]]>(4)根据干扰矩阵对用户进行导频分配，导频分配通过如下迭代过程得到：
步骤A，初始化导频分配向量，ξi＝1(i＝1,...,K)，所有用户都使用1号导
频；设Imax为使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东明，顾何平，魏浩，赵真灵，段晓霞，尤肖虎，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32